第2章 第3节 自感现象与涡流-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第3节　自感现象与涡流 核心素养要求 核心素养呈现 1.了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响. 2.了解自感系数的意义和决定因素. 3.掌握分析通电自感和断电自感现象的方法. 4.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用. 　自感现象 1．实验探究：通电自感和断电自感 操作 电路 现象 自感电动势的作用 通电自感 接通电源的瞬间，灯泡1立刻亮起来，灯泡2逐渐亮起来 阻碍灯泡2电流的增加 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡2立刻熄灭，灯泡1过一会儿后才熄灭．有时灯泡1会闪亮一下，然后逐渐变暗 阻碍灯泡1电流的减小 2.自感现象：由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象． 如图所示，在演示断电自感实验时，若线圈L的阻值RL忽略不计，接通电源稳定后，突然断开开关，会出现什么现象？ 提示：灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭． 　自感电动势 1．自感电动势：由线圈自身电流变化所产生的感应电动势． 2．自感电动势的方向：原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反，原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同． 3．自感电动势的作用：自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化． 4．自感系数 (1)物理意义：能表示线圈产生自感电动势本领的大小． (2)大小决定因素：线圈的形状、横截面积、长短、匝数等． (3)单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H． 5．自感电动势的大小：E＝L，其中L为线圈的自感系数，简称自感或电感． (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．(√) (2)自感电动势的方向一定与原电流的方向相反．(×) (3)通过线圈的电流增大的越来越快，则自感系数变大．(×) 　涡流及其应用 1．概念：由于磁通量变化，在大块金属中形成的像旋涡一样的感应电流． 2．特点：金属块的电阻较小，涡流往往较大． 3．应用与防止 (1)涡流热效应的应用：如电磁炉． (2)涡流的防止：电动机、变压器等设备中为防止铁芯中因涡流损失能量，常用增大铁芯材料的电阻率和用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯． 现在，不少家庭厨房用电磁炉烹饪食物，不仅无明火，而且电磁炉本身不会发热，十分安全方便．电磁炉的工作原理是什么？ 提示：电磁炉是采用电磁感应的原理工作的． 　自感现象与自感电动势 [思考探究] (1)如图所示，先闭合S，调节R2使完全相同的灯泡A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.观察两只灯泡在电路断开的瞬间是否立即熄灭？ 提示：两灯没有立即熄灭，而是缓慢熄灭． (2)保持上述电路不变，再次闭合S.观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同？ 提示：现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来． [思维深化] 1．对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)． (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向． (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小． 2．对通电自感和断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路图 器材要求 L1、L2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RL≪RLA 现象 在S闭合瞬间，L2灯立即亮起来，L1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开瞬间，LA灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到LA灯马上熄灭) 原因 开关闭合时，流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过L1灯的电流比流过L2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过灯LA，且由于RL≪RLA，使得流过LA灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使LA灯的发光功率突然变大 能量转化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 　如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2的阻值约等于R1的两倍，则(　　) A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭 【思路点拨】　　解此题注意以下三点： (1)分析自感电流的大小时，应注意“L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计”这一关键语句． (2)电路接通瞬间，自感线圈相当于断路． (3)电路断开瞬间，回路中电流从L中原来的电流